(57)【要約】  内燃機関（１）の排気通路（１２）に燃料を添加する燃料添加装置（１５）を備え、添加された燃料を燃焼させるバーナ装置（４０）と、前記燃料の添加量を変化させた後の、前記燃料添加装置（１５）よりも下流側の前記排気通路（１２）内の温度検出点における温度変化に基づいて、前記バーナ装置（４０）の異常を検出するコントローラ（５０）と、を備えた内燃機関の排気装置。
2011114388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に燃料を添加する燃料添加装置を備え、添加された燃料を燃焼させるバーナ装置と、
前記燃料の添加量を変化させた後の、前記燃料添加装置よりも下流側の前記排気通路内の温度検出点における温度変化に基づいて、前記バーナ装置の異常を検出するコントローラと、を備えた内燃機関の排気装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の排気装置であって、
前記温度変化は、前記燃料の添加量をステップ的に減少させた時点から、前記温度検出点における温度がステップ的に減少するまでの遅延時間を含むことを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項３】
請求項１に記載の内燃機関の排気装置であって、
前記添加された燃料を衝突させるための衝突部材を更に備え、当該衝突部材は、前記温度検出点よりも上流側に配置されていることを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項４】
請求項２に記載の内燃機関の排気装置であって、
前記コントローラは更に、前記遅延時間に基づいて、前記燃料添加装置の燃料添加量を補正し、補正された燃料添加量の燃料の添加を前記燃料添加装置に実行させることを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項５】
請求項２に記載の内燃機関の排気装置であって、
前記バーナ装置は、前記排気通路に添加された前記燃料に着火させることが可能な加熱装置を更に備え、
前記コントローラは更に、前記遅延時間に基づいて、前記加熱装置の出力を変更させることを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項６】
請求項２に記載の内燃機関の排気装置であって、
前記バーナ装置の異常原因を除去する除去動作を実行可能な除去装置を更に備え、
前記コントローラは更に、前記遅延時間が所定の除去基準値より小さい場合には、補正された燃料添加量の燃料の添加を前記燃料添加装置に実行させ、前記遅延時間が前記除去基準値以上の場合には、前記除去動作を前記除去装置に実行させることを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項７】
請求項６に記載の内燃機関の排気装置であって、
前記コントローラは更に、前記除去動作の実行後の前記遅延時間が予め定められた警報基準値より大きい場合には、警報出力を行うことを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項８】
請求項２に記載の内燃機関の排気装置であって、
前記コントローラは、前記温度検出点における温度がステップ的に減少する直前のピーク温度が予め定められた基準ピーク温度よりも小さい場合に、前記遅延時間が予め定められた基準遅延時間以上であるときにはＰＭの堆積と判断し、前記基準遅延時間より小さいときには前記燃料添加装置の故障と判断することを特徴とする内燃機関の排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に燃料を添加することが可能な排気装置であって、異常を検出する機能を備えたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に堆積するＰＭ（Particulate Matter;粒子状物質）の堆積量を検出するための種々の方法が提案されている。【０００３】
特許文献１が開示する装置は、排気通路に設置された複数のパティキュレートセンサが、当該複数のパティキュレートセンサに堆積したＰＭを燃焼除去するヒータをそれぞれ備えている。その再生に要した時間を、複数のパティキュレートセンサの間で比較することで、パティキュレートセンサの異常を検出することが可能になる。【０００４】
特許文献２が開示する装置は、ＰＭを捕集するフィルタを燃焼させる再生処理を実行するために、フィルタの上流側の排気圧力に基づいて、再生処理を実行する時期を判断するが、排気温の時間的変化率が負の場合には、再生時期を判断しない。この装置では、排気温度の変化の影響を避けることによって、排気圧力に基づくＰＭの詰まり具合の測定の精度悪化を回避することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９‐１４４５１２号公報
【特許文献２】特開昭６３‐２６６１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、内燃機関の排気通路に燃料を添加する燃料添加装置を備え、添加された燃料を燃焼させるバーナ装置を備えたエンジンにおいて、バーナ装置の異常を検出するための手段は、特許文献１，２には開示されていない。【０００７】
本発明は、排気通路に燃料を添加して燃焼させるバーナ装置を備えたエンジンにおいて、バーナ装置の異常を検出するための手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１態様は、
内燃機関の排気通路に燃料を添加する燃料添加装置を備え、添加された燃料を燃焼させるバーナ装置と、
前記燃料の添加量を変化させた後の、前記燃料添加装置よりも下流側の前記排気通路内の温度検出点における温度変化に基づいて、前記バーナ装置の異常を検出するコントローラと、を備えた内燃機関の排気装置である。【０００９】
この態様では、バーナ装置は、燃料添加装置を備え、添加された燃料を燃焼させる。コントローラは、前記燃料の添加量を変化させた後の、燃料添加装置よりも下流側の排気通路内の温度検出点における温度変化に基づいて、バーナ装置の異常を検出する。バーナ装置の異常は、燃料の添加量を変化させた後の温度検出点における温度変化に影響するので、本発明によればバーナ装置の異常を検出することが可能になる。ここにいう添加量の変化は、添加の開始、添加の終了、および添加を続けながらその量を増大又は減少する場合を含む。【００１０】
好適には、前記温度変化は、前記燃料の添加量をステップ的に減少させた時点から、前記温度検出点における温度がステップ的に減少するまでの遅延時間を含む。燃料の添加量をステップ的に減少させるとは、燃料の添加の終了を含む。【００１１】
バーナ装置に生じた異常は、温度変化の遅れを生じさせる場合があるので、この態様によればバーナ装置の異常を好適に検出することができる。この場合において、コントローラは、遅延時間が所定の基準遅延時間を上回った場合に異常と判定してもよい。【００１２】
好適には、装置は前記添加された燃料を衝突させるための衝突部材を更に備え、当該衝突部材は、前記温度検出点よりも上流側に配置されている。【００１３】
衝突部材の表面にはＰＭが堆積することがあり、堆積したＰＭは、添加された燃料を一時的に吸収する。燃料の添加量がステップ的に減少した後には、吸収された燃料が蒸発して放出されてそれが酸化又は燃焼すると、温度検出点における温度がステップ的に減少する時間がＰＭが堆積していない正常時に比して遅延される。ＰＭの堆積量が多いほど、この遅延時間も大きくなる。したがって、衝突部材へのＰＭの堆積に起因するバーナ装置の異常を、この遅延時間に基づいて好適に検出することが可能になる。【００１４】
好適には、前記コントローラは更に、前記遅延時間に基づいて、前記燃料添加装置の燃料添加量を補正し、補正された燃料添加量の燃料の添加を前記燃料添加装置に実行させる。【００１５】
この態様では、修理・交換または再生処理を行わずに運転を続行することが可能になる。この場合において、コントローラは、遅延時間が大きいほど、燃料添加量を大きくしてもよい。【００１６】
好適には、前記バーナ装置は、前記排気通路に添加された前記燃料に着火させることが可能な加熱装置を更に備え、前記コントローラは更に、前記遅延時間に基づいて、前記加熱装置の出力を変更させる。【００１７】
この態様では、修理・交換または再生処理を行わずに運転を続行することが可能になる。この場合において、コントローラは、遅延時間が大きいほど、加熱装置の出力を大きくしてもよい。【００１８】
好適には、装置は前記バーナ装置の異常原因を除去する除去動作を実行可能な除去装置を更に備え、前記コントローラは更に、前記遅延時間が所定の除去基準値より小さい場合には、補正された燃料添加量の燃料の添加を前記燃料添加装置に実行させ、前記遅延時間が前記除去基準値以上の場合には、前記除去動作を前記除去装置に実行させる。【００１９】
この態様では、バーナ装置の異常の度合いに応じて適切な処理を行うことができる。【００２０】
好適には、前記コントローラは更に、前記除去動作の実行後の前記遅延時間が予め定められた警報基準値より大きい場合には、警報出力を行う。【００２１】
この態様によれば、除去動作の実行後であるにもかかわらず異常原因の除去が不十分な場合に、適切に警報出力を行うことができる。【００２２】
好適には、前記コントローラは、前記温度検出点における温度がステップ的に減少する直前のピーク温度が予め定められた基準ピーク温度よりも小さい場合に、前記遅延時間が予め定められた基準遅延時間以上であるときにはＰＭの堆積と判断し、前記基準遅延時間より小さいときには前記燃料添加装置の故障と判断する。【００２３】
この態様によれば、異常原因の種類を特定することが可能になる。【００２４】
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、バーナ装置の異常を検出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は本発明の第１実施形態の概念図である。
【図２】図２は異常検出処理を示すフローチャートである。
【図３】図３は触媒入口温度の推移を示すグラフである。
【図４】図４は燃料添加量の増大量の設定例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
＜第１実施形態＞
本発明の好適な実施形態について、以下に詳細に説明する。図１は本発明の第１実施形態を示す。図１において、エンジン本体１は、軽油を燃料とする圧縮点火式内燃機関（ディーゼルエンジン）であるが、他の形式の内燃機関であってもよい。エンジン本体１は、４つの気筒のそれぞれに燃焼室２を有する。各燃焼室２には、燃料を噴射するための電子制御式のインジェクタ３が配置されている。燃焼室２には、吸気マニホールド４および排気マニホールド５が接続されている。吸気マニホールド４は、吸気管６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結されている。コンプレッサ７ａの入口は、エアフローメータ８を介してエアクリーナ９に連結されている。エアクリーナ９の上流側は大気に開放されている。
【００２８】
吸気管６内には、ステップモータにより駆動されるスロットル弁１０が配置されている。吸気管６の周りには、吸気管６内を流れる吸入空気を冷却するためのインタークーラ１１が配置されている。インタークーラ１１内に機関冷却水が導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
【００２９】
排気マニホールド５は、排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結されている。排気タービン７ｂの出口は、排気管１２を介して、ＰＭ捕集装置１３に連結されている。このＰＭ捕集装置１３上流の機関排気通路内、即ち排気管１２内には、小型酸化触媒１４が配置されている。小型酸化触媒１４は、ＰＭ捕集装置１３よりも体積が小さく、かつＰＭ捕集装置１３に流入する排気ガスの一部が流通する。ＰＭ捕集装置１３の下流側の排気管１２には、図示しないＮＯｘ触媒および消音器が直列に接続されている。消音器の下流側は大気に開放されている。
【００３０】
ＰＭ捕集装置１３および小型酸化触媒１４は、基材に酸化触媒を担持させたものである。基材は、多孔質セラミックからなるほぼ円柱形のハニカム構造体であり、ハニカム構造体は、コージェライト、シリカ、アルミナ等のセラミックス材料で形成される。基材は、多数の隔壁によって画成されたいずれも排気ガスの流れ方向に平行な多数の気体通路を備えている。ＰＭ捕集装置１３の基材は、上流側が栓詰された第１通路と、下流側が栓詰された第２通路とが交互に区画形成された所謂ウォールフロー型である。排気は、下流側が栓詰された第２通路から、多孔質セラミックの流路壁面を通過して、上流側が栓詰された第１通路に流入し、下流側に流れる。このとき、排気中のＰＭは多孔質のセラミックスによって捕集され、ＰＭの大気への放出が防止される。これに対し、小型酸化触媒１４の基材は、そのような栓詰を有せず、気体流路の上流側および下流側の端面が開口している所謂フロースルー型である。酸化触媒としては、例えばＰｔ／ＣｅＯ２、Ｍｎ／ＣｅＯ２、Ｆｅ／ＣｅＯ２、Ｎｉ／ＣｅＯ２、Ｃｕ／ＣｅＯ２等を用いることができる。
【００３１】
小型酸化触媒１４上流の排気管１２内には、小型酸化触媒１４に燃料を添加するためのインジェクタ１５が、その噴射口を排気管１２内部に臨ませて配置される。インジェクタ１５には、燃料タンク４４内の燃料が燃料ポンプ４３を介して添加される。燃焼を促進させるために、外部から排気管１２の内部に燃焼用空気を添加するための管路、制御弁およびコンプレッサを設けても良い。
【００３２】
インジェクタ１５よりも下流側の排気管１２内には、グロープラグ１６が設けられている。グロープラグ１６は、その発熱部である先端部に、インジェクタ１５から添加される燃料が接触するように配置されている。グロープラグ１６には、これに給電するための直流電源および昇圧回路（いずれも不図示）が接続されている。着火するための手段としては、グロープラグに代えてセラミックヒータを用いてもよい。
【００３３】
燃料の微粒化を促進するために、インジェクタ１５から噴射された燃料を衝突させるための衝突板１７が、排気管１２内に配置されている。衝突板１７は平板状であるが、湾曲板状、パンチ板、メッシュなど他の各種の形状および構造を採用することもでき、また複数の衝突板または衝突部材を設けてもよい。衝突板１７はセラミックヒータなどの電熱式のヒータ（図示せず）を内蔵している。小型酸化触媒１４、インジェクタ１５、グロープラグ１６および衝突板１７は、バーナ装置４０を構成し、このバーナ装置４０は、後述するＥＣＵ５０によって制御される。
【００３４】
インジェクタ１５から燃料が添加され、かつグロープラグ１６が通電されると、添加された燃料と、排気管１２内に存在する排気とからなるリッチな混合気が、グロープラグ１６により着火され、或いは少なくとも酸化される。着火或いは酸化された混合気は小型酸化触媒１４を通過し、ここでさらに燃焼或いは酸化される。こうして、小型酸化触媒１４からは高温の加熱ガスが排出され、この加熱ガスが小型酸化触媒１４と排気管１２との間の通路を通過した排気と混合されて、ＰＭ捕集装置１３に添加される。このバーナ装置４０は、ＰＭ捕集装置１３の暖機および活性状態を維持促進することが可能であり、したがってエンジン本体１の冷間始動直後のコールドエミッションを向上するのに有利である。
【００３５】
小型酸化触媒１４には排気管１２内の一部のガスしか通過せず、小型酸化触媒１４の内側におけるガスの流速は外側におけるガスの流速よりも低速である。従って、小型酸化触媒１４の内側で十分な反応時間を確保でき、加熱ガスの昇温に有利である。小型酸化触媒１４が十分高温になっている場合には、グロープラグ１６を停止させ、小型酸化触媒１４内で混合気を直接燃焼させてもよい。一方、エンジンの冷間始動直後等、小型酸化触媒１４が十分高温になっていない場合には、グロープラグ１６を作動させるのが好ましい。衝突部材１７には、インジェクタ１５から噴射された燃料が衝突および反射するため、燃料をグロープラグ１６および小型酸化触媒１４に効率的に導くことができる。
【００３６】
排気マニホールド５と吸気マニホールド４とは、ＥＧＲ通路１８を介して互いに接続されている。ＥＧＲ通路１８内には、電子制御式のＥＧＲ制御弁１９が配置される。ＥＧＲ通路１８の周りには、ＥＧＲ通路１８内を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ２０が配置される。機関冷却水がＥＧＲクーラ２０内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。
【００３７】
吸気管１２内であってＰＭ捕集装置１３の前端面の近傍には、温度センサ３８が設置されている。温度センサ３８は、バーナ装置４０の下流側に隣接して配置されており、ＰＭ捕集装置１３の前端面の中央部分の温度を検出する。温度センサ３８は、温度により抵抗値が変化するサーミスタを有し、排気温の変化をサーミスタの抵抗値変化で検出することができる。
【００３８】
各インジェクタ３は、燃料供給管４１を介してコモンレール４２に連結され、このコモンレール４２は電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ４３を介して燃料タンク４４に連結される。燃料タンク４４内に貯蔵されている燃料は燃料ポンプ４３によってコモンレール４２内に供給され、コモンレール４２内に供給された燃料は各燃料供給管４１を介してインジェクタ３に供給される。
【００３９】
コントローラである電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０は、周知のデジタルコンピュータからなり、双方向性バスによって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）、不揮発性メモリ、入力ポートおよび出力ポートを具備する。
【００４０】
温度センサ３８の出力信号は、対応するＡＤ変換器を介してＥＣＵ５０の入力ポートに入力される。アクセルペダル５１には、アクセルペダル５１の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ５２が接続され、負荷センサ５２の出力電圧は、対応するＡＤ変換器を介して入力ポートに入力される。更に入力ポートには、エンジン本体１のクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５３が接続される。更に入力ポートには、スロットル弁１０の近傍に設置された吸気温度センサ５４が接続される。
【００４１】
他方、ＥＣＵ５０の出力ポートは、対応する各駆動回路を介して、スロットル弁１０およびＥＧＲ制御弁１９の駆動のための各ステップモータに接続される。出力ポートはまた、対応する各駆動回路を介してインジェクタ３，１５、燃料ポンプ４３、および車室内に設けられた警告灯５５に接続される。これらアクチュエータ類の動作は、ＥＣＵ５０によって制御される。ＥＣＵ５０のＲＯＭには、各種プログラムおよび基準値・初期値が格納されている。このような基準値および初期値は、後述する異常検出処理に使用される基準温度上昇率ＲＴｓ、基準遅延時間ＤＴｓ１、ＤＴｓ２、および基準ピーク温度ＰＴｓを含む。
【００４２】
ＥＣＵ５０は、インジェクタ３，１５に対する噴射制御を行う。この噴射制御では、ＥＣＵ５０は、エアフローメータ８、負荷センサ５２およびクランク角センサ５３の各検出値を含む車両の状態とくにエンジン本体１の動作状態を示すパラメータに基づいて、燃料噴射指示量を算出し、指示量に応じた時間だけインジェクタ３，１５を開くべく制御信号を出力する。この制御信号に従って、燃料噴射指示量に応じた量の燃料がインジェクタ３，１５から供給される。
【００４３】
また、ＥＣＵ５０は、バーナ装置４０を制御して、燃料の添加および着火を行い、これにより小型酸化触媒１４を選択的に昇温させる。インジェクタ１５から添加された燃料の一部または全部は、グロープラグ１６により着火され、これによって排気が昇温される。ＥＣＵ５０は必要に応じて、小型酸化触媒１４の必要量よりも多くの燃料を噴射することで、ＰＭ捕集装置１３に対する燃料の添加を行い、これにより、堆積した粒子状物質（ＰＭ）の燃焼および酸化（再生動作）、並びにＮＯｘ触媒に対するＮＯｘ還元処理およびＳＯｘ被毒回復処理を実施することも可能である。
【００４４】
ＥＣＵ５０はさらに、上記各制御と並行して、以下の異常検出処理を実行する。この異常検出処理について、図２に従って説明する。図２の処理ルーチンは、不図示のイグニッションスイッチがオンされ且つエンジン本体１が動作していることを条件に、繰返し実行される。図２において、まずＥＣＵ５０は、温度センサ３８の検出値に基づき、上述した噴射制御の実行によるインジェクタ１５からの噴射開始から、噴射終了後の次サイクルの噴射開始までの１サイクルにわたる触媒入口温度を読み込む（Ｓ１０）。
【００４５】
次にＥＣＵ５０は、読み込まれた１サイクルにわたる触媒入口温度から、温度上昇率ＲＴ、ピーク温度ＰＴ、および遅延時間ＤＴを算出する（Ｓ２０）。
【００４６】
これらのパラメータを図３に従って説明すると、温度上昇率ＲＴは、例えば噴射開始時刻ｔ１（ＥＣＵ５０によるインジェクタ１５に対する燃料噴射指令がされた時刻）あるいはその後に検出される立上がり点（ｔ２）から、ピーク温度に至るより前の時点（例えば１秒後）に予め設定される基準時刻ｔ３までに、触媒入口温度が上昇した割合を示す。立上がり点は、例えば所定の微小時間内の増加率が所定値を越えた時刻である。ピーク温度ＰＴは、１サイクル内における触媒入口温度の最大値を示す。遅延時間ＤＴは、噴射終了時刻ｔ４（ＥＣＵ５０によるインジェクタ１５に対する燃料噴射指令が終了した時刻）から、触媒入口温度がステップ的に減少する時刻（ｔ６）までの時間を示す。「ステップ的に減少する時刻」は、例えば所定の微小時間内における触媒入口温度の増加率が所定の負の値を下回る時刻として検出できる。なお遅延時間ＤＴの終了時刻は、触媒入口温度が最大値（すなわちピーク温度ＰＴ）になる時刻（ｔ６）によって擬似的に検出してもよい。
【００４７】
図３に示される触媒入口温度の例のうち、細い実線ａは正常時、破線ｂはインジェクタ１５に不具合がある場合、太い実線ｃはＰＭ堆積の多い場合を示す。噴射開始時刻ｔ１から、噴射終了時刻ｔ４までは概ね４秒程度である。
【００４８】
次にＥＣＵ５０は、温度上昇率ＲＴが、予め定められた基準温度上昇率ＲＴｓよりも小さいか（Ｓ３０）、およびピーク温度ＰＴが基準ピーク温度ＰＴｓよりも小さいか（Ｓ４０）を判断する。ステップＳ３０またはＳ４０で否定の場合には、バーナ装置４０が正常に動作していると考えられるため、処理がリターンされる。
【００４９】
ステップＳ３０およびＳ４０で肯定、すなわち温度上昇率ＲＴが基準温度上昇率ＲＴｓよりも小さく、かつピーク温度ＰＴが基準ピーク温度ＰＴｓよりも小さい場合には、バーナ装置４０に何らかの異常が存在すると考えられる。このためＥＣＵ５０は、遅延時間ＤＴが、予め定められた第１基準遅延時間ＤＴｓ１以上であるかを判断する（Ｓ５０）。
【００５０】
ステップＳ５０で否定、すなわち遅延時間ＤＴが第１基準遅延時間ＤＴｓ１より小さい場合には、温度上昇率ＲＴおよびピーク温度ＰＴが低く且つピーク温度に達する時刻（ｔ５，ｔ６）の遅延が少ないことから、インジェクタ１５になんらかの異常が存在すると考えられる。このようなインジェクタ１５の異常は、噴孔の詰まり、および弁体の作動遅れを含む。このためＥＣＵ５０は、インジェクタ不具合である旨の判定を行い、ＥＣＵ５０の不揮発性メモリの所定のダイアグノーシス領域に記憶し（Ｓ８０）、かつ車室内の警告灯を点灯させる（Ｓ９０）。
【００５１】
ステップＳ５０で肯定、すなわち遅延時間ＤＴが第１基準遅延時間ＤＴｓ１以上である場合には、温度上昇率ＲＴおよびピーク温度ＰＴが低くかつピーク温度に達する時刻の遅延があることから、バーナ装置４０のいずれかの場所にＰＭが過剰に堆積している可能性があると考えられる。ＥＣＵ５０は次に、遅延時間ＤＴが第２基準遅延時間ＤＴｓ２より小さいかを判断する（Ｓ６０）。第２基準遅延時間ＤＴｓ２は、第１基準遅延時間ＤＴｓ１よりも大きい。
【００５２】
ステップＳ６０で肯定、すなわち遅延時間ＤＴが第２基準遅延時間ＤＴｓ２より小さい場合には、ＰＭの堆積量が至急の除去処理を要しないと考えられる。このためＥＣＵ５０は、インジェクタ１５からの燃料添加量、およびグロープラグ１６への供給電力を増大する（Ｓ７０）。燃料添加量および供給電力の増大量は、遅延時間ＤＴおよび／またはピーク温度ＰＴに基づいて動的に設定するのが好適であり、例えば、遅延時間ＤＴが大きいほど、またピーク温度ＰＴの低下量（すなわち、正常時のピーク温度から現在のピーク温度ＰＴ１を減じた差分）が大きいほど、それぞれ大きく設定することができる。図４は燃料添加量の増大量の設定例を示し、供給電力の増大量についても同様の特性とすることができる。ＥＣＵ５０はそのＲＯＭに予め格納されたこのようなマップを参照することにより、燃料添加量および／または供給電力の増大量を動的に設定することができる。しかし燃料添加量および供給電力の増大量は固定値でもよい。
【００５３】
ステップＳ６０で否定、すなわち遅延時間ＤＴが第２基準遅延時間ＤＴｓ２より大きい場合には、ＰＭの堆積量が至急の除去処理を要すると考えられる。このためＥＣＵ５０は、既に衝突板１７のヒータへの通電によるＰＭ除去処理が過去の所定走行時間内に実行されているかを判断する（Ｓ１００）。
【００５４】
ステップＳ１００で否定、すなわち衝突板１７のヒータへの通電によるＰＭ除去処理が直近過去の所定走行時間内に実行されていない場合には、ＥＣＵ５０は衝突板１７のヒータへの通電によるＰＭ除去処理を実行する（Ｓ１３０）。
【００５５】
ステップＳ１００で肯定、すなわち衝突板１７のヒータへの通電によるＰＭ除去処理が直近過去の所定走行時間内に実行されている場合には、ＰＭ除去処理を実行したにもかかわらず遅延が解消しない理由がＰＭ堆積以外の異常にあると考えられる。このためＥＣＵ５０は、バーナ装置不具合である旨の判定を行い、ＥＣＵ５０の不揮発性メモリの所定のダイアグノーシス領域に記憶し（Ｓ１１０）、かつ車室内の警告灯を点灯させて（Ｓ１２０）処理をリターンさせる。
【００５６】
以上の処理の結果、温度上昇率ＲＴおよび遅延時間ＤＴの程度に応じて、インジェクタ不具合の旨の判定（Ｓ８０）、噴射量の増大および供給電力の増大（Ｓ７０）、衝突板１７のＰＭ除去処理（Ｓ１３０）、およびバーナ装置不具合の旨の判定（Ｓ１１０）のいずれかが行われることになる。ダイアグノーシス領域に記録された情報は、整備作業者による所定のダイアグノーシス操作によって読み出すことができる。
【００５７】
以上のとおり、本実施形態では、燃料の添加量を変化（ｔ１，ｔ４）させた後の、インジェクタ１５よりも下流側の排気通路内の温度検出点における温度変化に基づいて、バーナ装置４０の異常を検出する。バーナ装置４０の異常は、燃料の添加量を変化させた後の温度検出点における温度変化に影響するので、本実施形態によればバーナ装置４０の異常を検出することが可能になる。
【００５８】
また本実施形態では、前記温度変化が、燃料の添加量をステップ的に減少させた時点（ｔ４）から、温度検出点における温度がステップ的に減少（ｔ６）するまでの遅延時間ＤＴを含む（Ｓ５０）。バーナ装置４０に生じた異常は、温度変化の遅れを生じさせる場合があるので、この態様によればバーナ装置４０の異常を好適に検出することができる。また、ＥＣＵ５０は、遅延時間ＤＴが所定の基準遅延時間ＤＴｓを上回った場合に異常と判定（Ｓ５０）するので、簡易な構成によって所期の効果を得ることができる。
【００５９】
また本実施形態では、装置は添加された燃料を衝突させるための衝突板１７を更に備え、当該衝突部板１７は、温度検出点よりも上流側に配置されている。衝突板１７の表面にはＰＭが堆積することがあり、堆積したＰＭは、添加された燃料を一時的に吸収する。燃料の添加量がステップ的に減少（ｔ４）した後には、吸収された燃料が蒸発して放出されてそれが酸化又は燃焼すると、温度検出点における温度がステップ的に減少（ｔ６）する時間が遅延される。ＰＭの堆積量が多いほど、この遅延時間ＤＴも大きくなる。したがって、衝突板１７へのＰＭの堆積に起因するバーナ装置４０の異常を、この遅延時間ＤＴに基づいて好適に検出することが可能になる。
【００６０】
また本実施形態では、ＥＣＵ５０は更に、遅延時間ＤＴに基づいて、インジェクタ１５の燃料添加量を補正し、補正された燃料添加量の燃料の添加をインジェクタ１５に実行させる（Ｓ７０）。したがって、修理・交換または再生処理を行わずに運転を続行することが可能になる。
【００６１】
また本実施形態では、バーナ装置４０は、排気管１２に添加された燃料に着火させることが可能なグロープラグ１６を更に備え、ＥＣＵ５０は更に、遅延時間ＤＴに基づいて、グロープラグ１６の出力を変更させる。したがって、修理・交換または再生処理を行わずに運転を続行することが可能になる。
【００６２】
また本実施形態では、装置はバーナ装置４０の異常原因を除去する除去動作（Ｓ１３０）を実行可能なヒータを更に備え、ＥＣＵ５０は更に、遅延時間ＤＴが所定の除去基準値（基準遅延時間ＤＴｓ２）より小さい場合には、補正された燃料添加量の燃料の添加をインジェクタ１５に実行させ、遅延時間ＤＴが前記除去基準値以上の場合には、バーナ装置４０の除去動作をヒータに実行させる。したがって、バーナ装置の異常の度合いに応じて適切な処理を行うことができる。
【００６３】
また本実施形態では、ＥＣＵ５０は更に、除去動作（Ｓ１３０）の実行後の遅延時間ＤＴが予め定められた警報基準値（基準遅延時間ＤＴｓ２）より大きい場合には、警報出力を行う（Ｓ１１０，Ｓ１２０）。したがって、除去動作の実行後であっても異常原因の除去が不十分な場合に、適切に警報出力を行うことができる。
【００６４】
また本実施形態では、ＥＣＵ５０は、触媒入口温度がステップ的に減少する直前のピーク温度ＰＴが予め定められた基準ピーク温度ＰＴｓよりも小さい場合に（Ｓ４０）、遅延時間ＤＴが第１基準遅延時間ＤＴｓ１以上であるときにはＰＭの堆積と判断し、第１基準遅延時間ＤＴｓ１より小さいときにはインジェクタ１５の故障と判断する（Ｓ５０）。したがって、異常原因の種類を特定することが可能になる。
【００６５】
本発明をある程度の具体性をもって説明したが、クレームされた発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。本発明にいう添加量の変化は、添加の開始（ｔ１，Ｓ３０）および添加の終了（ｔ４，Ｓ５０）のほか、添加を続けながらその量を増大又は減少する場合を含む。このような添加量の増大又は減少は、例えば燃料の時間あたりの吐出量を可変できる可変ノズル型インジェクタの使用によって実現することができる。
【００６６】
上記実施形態では、基準温度上昇率ＲＴｓ、基準遅延時間ＤＴｓ１，ＤＴＳ２、および基準ピーク温度ＰＴｓをいずれも予め定められた固定値としたが、これらのうち一つ以上は、車両の状態（例えば負荷および／またはエンジン水温）に基づいて動的に設定してもよい。
【００６７】
上記実施形態では燃料添加装置として、排気通路中に配置されたインジェクタ１５を用いたが、本発明における燃料添加装置は、エンジン本体１の燃焼室２に設けられたインジェクタ３であってもよい。その場合には、空燃比の過濃化、あるいは所謂アフター噴射（気筒内での爆発を伴わない排気行程中の燃料噴射）によって排気通路中に燃料を添加することができる。
【００６８】
上記実施形態では除去装置として衝突板１７に内蔵されたヒータを用いたが、エンジン本体１に設けられたインジェクタ３による所謂アフター噴射（気筒内での爆発を伴わない排気行程中の燃料噴射）、または排気マニホールド５（例えば、排気ポートの直後である分岐路の一つ）に設置した専用のインジェクタ（図示せず）によって、排気行程に同期して燃料を噴射して着火させてもよく、本発明における除去装置はこのような構成をも含む。
【００６９】
衝突部材は省略してもよく、本発明は、排気通路中に供給される燃料によって、その燃料が衝突する排気通路中のいずれかの部材にＰＭが堆積しうる構造であれば、所期の効果を得ることができる。また本発明は、ターボチャージャを有しないエンジンに適用することも可能である。
【符号の説明】
【００７０】
３，１５  インジェクタ
４  吸気マニホールド
５  排気マニホールド
６  吸気管
７  ターボチャージャ
１２  排気管
１３  排気浄化触媒
１４  小型酸化触媒
１６  グロープラグ
１７  衝突板
４０  バーナ装置
５０  ＥＣＵ
【図１】
2011114388.tif 000003
【図２】
2011114388.tif 000004
【図３】
2011114388.tif 000005
【図４】
2011114388.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月12日(2011.8.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に燃料を添加する燃料添加装置を備え、添加された燃料を燃焼させるバーナ装置と、
前記燃料の添加量を変化させた後の、前記燃料添加装置よりも下流側の前記排気通路内の温度検出点における温度変化に基づいて、前記バーナ装置の異常を検出するコントローラと、を備え、
前記温度変化は、前記燃料の添加量をステップ的に減少させた時点から、前記温度検出点における温度がステップ的に減少するまでの遅延時間を含むことを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
請求項１に記載の内燃機関の排気装置であって、
前記添加された燃料を衝突させるための衝突部材を更に備え、当該衝突部材は、前記温度検出点よりも上流側に配置されていることを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項４】
請求項１に記載の内燃機関の排気装置であって、
前記コントローラは更に、前記遅延時間に基づいて、前記燃料添加装置の燃料添加量を補正し、補正された燃料添加量の燃料の添加を前記燃料添加装置に実行させることを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項５】
請求項１に記載の内燃機関の排気装置であって、
前記バーナ装置は、前記排気通路に添加された前記燃料に着火させることが可能な加熱装置を更に備え、
前記コントローラは更に、前記遅延時間に基づいて、前記加熱装置の出力を変更させることを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項６】
請求項１に記載の内燃機関の排気装置であって、
前記バーナ装置の異常原因を除去する除去動作を実行可能な除去装置を更に備え、
前記コントローラは更に、前記遅延時間が所定の除去基準値より小さい場合には、補正された燃料添加量の燃料の添加を前記燃料添加装置に実行させ、前記遅延時間が前記除去基準値以上の場合には、前記除去動作を前記除去装置に実行させることを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項７】
請求項６に記載の内燃機関の排気装置であって、
前記コントローラは更に、前記除去動作の実行後の前記遅延時間が予め定められた警報基準値より大きい場合には、警報出力を行うことを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項８】
請求項１に記載の内燃機関の排気装置であって、
前記コントローラは、前記温度検出点における温度がステップ的に減少する直前のピーク温度が予め定められた基準ピーク温度よりも小さい場合に、前記遅延時間が予め定められた基準遅延時間以上であるときにはＰＭの堆積と判断し、前記基準遅延時間より小さいときには前記燃料添加装置の故障と判断することを特徴とする内燃機関の排気装置。
【国際調査報告】
2011114388.tif 000007
2011114388.tif 000008
2011114388.tif 000009
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